向家坝水电站左岸主体及导流工程混凝土施工技术.pdf

水力发 电 一 葛 向 家 坝 水 电 站 左 岸 主 体 及 导 流 工 程 混 凝 土 施 工 技 术 张开广 ，张家涛 ，冯晓琳 ( 中国葛洲坝集 团股份有限公 司三峡分公司向家坝施工局云南水 富 6 5 7 8 0 0 ) 摘要：向家坝水 电站左岸主体及导 流工程项 目多 、施工强度高 、温控要求 高 、大型沉井 群施工难度大 。施工 中， 对大型沉井群混凝 土施工技术 、大坝混凝土快速施 工技术 、混凝 土配合比优化 、 “ 四新 ”技术 的应用等方面进行了 研究探讨 ，保证 了施工进度 、质量和安全 ，并荣获多种奖项。 关键词 ：大坝 ；导流工程 ；混凝 土；施工技术 ；向家坝水 电站 Conc r e t e Co ns t r uc t i on f or Le f t Ba nk M ai n W o r k s an d Di v e r s i o n Pr o i e c t o f X i a n g j i a b a Hy d r o p o w e r S t a t i o n Z h a n g Ka i g u a n g ， Z h a n J i a t a o ， F e n g Xi a o l i n ( X i a n g j i a b a C o n s t r u c t i o n B u r e a u o f C h i n a G e z h o u b a G r o u p C o ， L t d T h r e e Go r g e s Co mp a n y ， S h u i f u Yu n n a n 6 5 7 8 0 0 ) A b s t r a c t ： T h e l e ft b a n k m a i n w o r k s a n d d i v e r s i o n p r o j e c t o f X i a n g j i a b a H y d r o p o w e r S t a t i o n h a s m a n y c h a r a c t e r i s t i c s ， s u c h a s l a r g e n u m b e r o f c o n s t r u c t i o n p r o j e c t s ，h i g h c o n s t ruc t i o n i n t e n s i t y ， d i f fi c u l t c o n c r e t e t e m p e r a t u r e c o n t r o l a n d d i f f i c u l t c o n s t ruc t i o n f o r l a r g e s c a l e s un k s ha fts Du rin g t he pe r i o d o f c o ns t r uc t i o n ，t he c o nc r e t e c o n s t r u c t i o n t e c hn o l o g y for s u nk s h a f t ， r a p i d c o n c r e t e d a m c o n s t ru c t i o n t e c h n o l o gy ， c o n c r e t e mi x o p t i mi z a t i o n a n d t h e a p p l i c a t i o n o f” f o u r n e w t e c h n o l o g i e s ”a r e s t u d i e d The c o ns t ruc t i o n s c he d ul e ，qu a l i t y a n d s a f e t y a r e e ns u r e d a fte r t h e a p pl i c a t i o n o f t he s e t e c hn o l o g i e s K e y Wo r d s ： d a m ； d i v e r s i o n p r 0 j e c t ； c o n c r e t e ； c o n s t r u c t i o n t e c h n o l o gy； X i a n g j i a b a H y d mp o w e r S t a t i o n 中图分 类号 ： T V 5 4 4 9 1 ( 2 7 4 ) ；T V 5 4 4 9 2 6 文献标识码 ： B 文章 编号 ： 0 5 5 9 9 3 4 2 ( 2 0 1 0 ) 0 2 0 0 1 0 0 3 1 工程概况 向 家 坝 水 电 站 是 金 沙 江 下 游 河 段 规 划 的 最 末 一 个 梯 级 工 程 开 发 任 务 以 发 电 为 主 同 时 可 改 善 航 运 条 件 兼 顾 防 洪 、灌 溉 效 益 ，并 具 有 拦 沙 和 对 溪 洛 渡 水 电 站 进 行 反 调 节 等 作 用 水 库 正 常 蓄 水 位 3 8 0 0 0 I l 1 死 水 位 3 7 0 0 0 n 1 总 库 容 5 1 6 3亿 1T I 调 节库容 9 0 3亿 m 为不 完全 季调 节水 库 。电 站装 机 容 量 6 4 0 0 MW 工 程 枢 纽 主 要 由挡 水 建 筑 物 、泄 洪 消 能 建 筑 物 、 冲排 沙建 筑 物 、左 岸坝 后 引 水发 电系 统 、右 岸地 下 引水 发 电系 统 、通 航 建 筑 物及 灌 溉 取 水 口等组 成 拦 河 大 坝 为 混 凝 土 重 力 坝 最 大 坝 高 1 6 2 0 0 I n坝 顶 长 8 9 6 2 6 m：两 岸 厂 房 各 安 装 4台 8 0 0 MW 机 组 。 右 岸 地下 厂 房 尺 寸为 2 4 5 mx 3 1 rex 8 5 5 m f 长 X 宽 高 坝 后 厂 房 主 厂 房 尺 寸 为 2 2 6 9 4 mx 3 9 5 mx 7 9 1 5 In f 长 宽 X 高 1 ：一 级 垂 直 升 船 机 最 大 提 升 高 度 1 1 4 2 0 1T I 设 计 年 货 运 量 1 1 2万 t 。 圃W a t e r P o w e r V o 1 3 6 N o 2 向 家 坝 水 电 站 工 程 建 设 采 取 一 期 先 围 左 岸 、 二 期 嗣 右 岸 的 分 期 导 流 方 式 葛 洲 坝 集 团 公 司 承 接 的 左 岸 一 期 主 体 及 导 流 工 程 混 凝 土 施 工 项 目主 要 包 括 缆 机 主 副 塔 基 础 、 沉 井 、 二 期 纵 向 围 堰 、 主 体 大 坝 及 引 、泄 水 渠 边 坡 衬 砌 等 。 2 混凝土工程施工重点、难点 ( 1 )混 凝 土工 程 项 目繁 多 、施 工 强度 高 、持续 时 间 长 左 岸 主 体 及 导 流 工 程 有 缆 机 主 副 塔 和 后 拉 索 平 台 、大 型 沉 井 群 井 筒 和 填 芯 、边 坡 支 护 、 大 坝 常 态 与碾 压混 凝 土 、二 期 纵 向 围堰 碾压 混 凝 土 以及 过 流 面抗 冲耐磨 混凝 土等 混 凝 土工 程量 3 0 5 0 8万 m。 最 大 月 浇筑 强 度 2 1 7 2万 m， 。其 中 左 岸 主 体 大 坝 混 凝 土 浇 筑 总 量 1 8 5 5万 n l s 最 高 月 浇 筑 强 度 收稿 日期 ：2 0 0 9 1 2 2 8 作者简介 ：张开广 ( 1 9 7 1 一) ，男 ，重庆人 ，高级工程师 ，硕士 主要从事水利水电工程施工技术管理工作 弟 3 6吞 弟 2期 张 J ， 寺 ： l 口 J 豕 水 电 蚰 征 犀 土 、 氚上 任 ) 匠觥 上 肥 上 仅 小 1 3 6 2万 m， 高 强 度 施 工 持 续 时 间 长 达 9个 月 ， 高 峰 时 段 平 均 月 浇 筑 强 度 1 2 3 3万 i n ，单 台 缆 机 月 最 大 浇 筑 强 度 3 6 9万 m ( 2)大 坝 混凝 土 上 升 速度 快 ，温 控要 求 高 。 由 于 处 理 不 良 地 质 体 大 坝 建 基 面 高 程 较 原 设 计 的 2 2 2 I n下 降 了 2 6 2 i n，即最 低 高程 实 际 为 1 9 5 8 m， 设 计 要 求 一 期 基 坑 进 水 前 大 坝 最 低 坝 块 必 须 达 到 2 6 8 5 m 高 程 以 满 足 大 江 截 流 条 件 。 按 此 要 求 ， 主 体 大 坝 必 须 在 1 4 5个 月 内 至 少 上 升 7 2 7 m而 且 大 坝 全 面 浇 筑 混 凝 土 时 间 推 迟 了 4 5个 月 ，将 应 在 低 温 季 节 浇 筑 的 混 凝 土 推 迟 到 了高 温 季 节 浇 筑 。 由 于 设 计 要 求 的 混 凝 土 极 限 拉 伸 值 较 高 施 工 配 合 比 中水 泥 掺 量 较 多 取 样 成 果 显 示 实 际 浇 筑 的 混 凝 土 强 度 都 有很大富余 造成浪费并加大 了混凝土温控难度 ( 3 ) 大 型 沉 井 群 施 工 难 度 大 填 芯 混 凝 土 安 全 环 境 差 大 型 沉 井 群 由 l 0个 大 型 沉 井 组 成 井 筒 厚 2 0 1 1 1 中 间 被 分 隔 成 6个 小 井 筒 隔板 混 凝 土 厚 1 6 0 Il 1 下 沉 最 大 深 度 达 5 7 m井 问 间 距 仅 2 m 相 互 干 扰 大 工 期 紧 施 工 技 术 难 度 高 。 控 制 沉 井 均 匀 下 沉 难 度 尤 其 大 此 外 填 芯 混 凝 土 人 仓 与 井 筒 内 振 捣 人 员 的 安 全 产 生 矛 盾 导 致 井 筒 填 芯 混 凝 土 施 工 安 全 环 境 差 ( 4) 混 凝 土 建 筑 物 多 相 互 干 扰 大 与 左 岸 主 体 大 坝 同 时 在 一 期 基 坑 内施 工 的 项 目 还 包 括 二 期 纵 向 碾 压 混 凝 土 围 堰 上 游 段 、 二 期 纵 向 围 堰 结 合 段 、 上 下 游 引 泄 水 渠 等 各 建 筑 物 均 为 制 约 基 坑 进 水 的 控 制 性 项 目 必 须 存 进 水 前 完 成 或 达 到 形 象 要 求 且 T 期 与 大 坝 混 凝 土 施 丁 重 叠 对 大 坝 混 凝 土 施 工 设 备 配 置 、 施 _ 场 地 规 划 布 置 、施 工 进 度 计 划 安 排 、 拌 和 楼 供 应 强 度 等 均 产 生 一 定 的 影 响 3 主要施工技术措施 3 1 沉 井群混 凝土 施工 技术措 施 ( 1 ) 沉 井 薄 壁 混 凝 土 施 T 技 术 沉 井 群 是 甫 1 0 个 2 3 I I I X 1 7 11 1的 沉 井 组 成 的 大 型 沉 井 群 沉 井 下 沉 最 深 达 5 6 n l ，最 浅 为 4 3 n 1 井 间 间 距 2 m， 沉 井 顶 部 高 程 2 7 0 m 每 个 沉 井 内 分 6个 简 体 空 腔 简 体 空 腔 长 5 6 m，宽 5 2 n l 沉 井 底 部 均 要 求 人 岩 入 岩 最 大 深 度 为 7 0 n l 投 标 施 工 组 织 设 计 中 井 壁 混 凝 土 模 板 采 取 定 型 钢 模 板 鉴 于 沉 井 分 节 高 度 为 9 1 0 I l 1 最 少 需 要 配 备 2套 定 型 钢 模 板 才 能 保 证 沉 井 接 高 时 连 续 浇 筑 混 凝 土 这 样 既 不 经 济 又 增 加 了 在 沉井 接高 过 程 中下 部 结 构 的荷 载 对沉 井 的 稳 定极 为 不 利 经 与 同 类 型 工 程 进 行 比 较 施 工 局 采 用 了 整体 滑 升模 板施 工 工 艺 对 沉 井 井简 内埋 设 的 与二 期 纵 向 同 堰 连 接 的 钢 筋 采 取 套 筒 预 埋 接 头 在 二 期 纵 向 同 堰 混 凝 土 浇 筑 前 凿 出 套 筒 连 接 钢 筋 ，满 足 了沉 井 井 筒 和 混 凝 土 浇 筑 施 工 需 要 f 2)沉 井 填 芯 混 凝 土 施 T 技 术 措 施 。 大 型 沉 井 群 井 格 内 要 求 分 层 浇 筑 常 态 混 凝 土 ， 由 于 深 度 大 ， 空 间 狭 小 作 业 环 境 恶 劣 ，操 作 人 员 必 须 频 繁 出 入 井 格 在 井 格 内 操 作 时 间 较 长 ， 存 在 通 风 、 用 电 等 安 全 风 险 ： 而 且 每 个 井 格 至 少 分 为 8个 升 层 浇 筑 ， 单 个 沉 井 填 芯 混 凝 土 施 工 需 1 5个 月 。 为 保 证 沉 井 群 安 全 顺 利 按 期 完 工 根 据 沉 井 的 特 点 ，广 泛 查 阅 当 前 国 内 坝 工 混 凝 土 丁 程 的 技 术 创 新 成 果 ，经 过 反 复 试 验 论 证 最 终 确 定 采 用 抛 石 自 密 实 混 凝 土 新 技 术 实 施 沉 井 填 芯 混 凝 土 施 工 按 此 工 艺 施 工 。人 员 无 需 下 到 井 格 内 可 以 连 续 浇 筑 混 凝 土 并 使 用 部 分 块 石 替 代 混 凝 土 使 填 芯 混 凝 土 施 工 工 期 缩 短 为 6 d满 足 了混凝 土施 工进 度要 求 3 _ 2左岸 大坝 混凝 土快 速施 工技 术措 施 2 0 0 7年 7月 大 坝 基 础 在 按 要 求 开 挖 至 设 计 高 程 2 2 2 0 i n后 现 场 地质 勘探 人 员发 现 ，冲沙孔 左 非 6号 坝 段 坝 基 存 在 大 规 模 的 层 间 软 弱 挤 压 破 碎 带 设 计 要 求 必 须 将 其 全 部 挖 除 并 置 换 回 填 碾 压 混 凝 土 至 2 2 2 0 m 高 程 作 为 大 坝 基 础 不 良地 质 体 的 处 理 使 主体 大 坝 混 凝 土 全 面浇 筑 时 间 比原 计 划 推迟 5 个 月 为 确 保 左 岸 大 坝 2 0 0 8年 1 0月 底 完 成 导 流 底 孑 L 施工 1 1月 中旬 一 期 基 坑 进 水 以及 1 2月 主 河 床 截 流 控 制性 工 期 目标 主 体 大 坝需 要 采 取快 速 施 工 方 案 为此 主 要采 取 了如下措 施 ： ( 1 )对 坝 体 结 构 进 行 优 化 。 首 先 取 消 左 非 2 左 非 6号 坝 段 导 流 底 孑 L 延 长 段 同 时 取 消 2 6 0 m 高 程 以 下 桩 号 0 +1 3 3 0处 分 缝 将 其 下 游 坝 块 并 入 大 坝 丙 块 仓 位 减 少 混 凝 土 量 5 6万 m 同 时 减 少 混 凝 土 仓位 数 6 4个 。其 次 ，对 冲沙 孑 L 左非 l号 坝段 2 2 2 0 2 5 3 0 m 高 程 间 采 用 碾 压 混 凝 土 施 工 其 他 部 位 仍 浇 筑 常 态 混 凝 土 取 消 2 5 3 m 高 程 以 下 左 非 1 号 坝段 和 冲沙孔 坝段 的各 3条施 工纵缝 使上 述范 同 坝体 由原 常态混凝 土 施工 的 8个 坝块 减少 为 2 3 2 m 高 程 以下 1个 仓 、2 3 2 m 高 程 以上 分 2个 仓 ( 2 ) 由 于 不 良 地 质 体 处 理 造 成 混 凝 土 浇 筑 滞 后 左 非 坝 段 导 流 底 孔 顶 拱 段 钢 支 撑 拆 除 时 间 太 长 导 流 底 孑 L 将 因 右 岸 大 江 截 流 需 要 泄 流 而 没 有 时 问 拆 除 顶 拱 钢 支 撑 结 构 。 为 此 ， 施 工 局 建 议 将 导 流 底 孔 顶 拱部 分 采用 钢 衬 封 顶 ，并 制 订 了详 细 的施工 技 术 措 施 ，使 封 顶 混 凝 土 龄 期 不 再 制 约 基 坑 充 水 ( 3 ) 在 采 取 上 述 措 施 后 部 分 坝 段 受 固 结 灌 浆 等 因素影 响 仍不 能满 足 截 流 形象 面貌 要求 在 充分 考 虑 模板 受 力 、温控 等 要 求后 ，施 工 局组 织 编 写 了 高 升 层 混 凝 土 浇 筑 施 工 措 施 坝 块 最 大 上 升 高 度 达 ,9010 2月 到 6 0 m。 ( 4)为保 证 混凝 土高 强度 浇 筑 施 工 局对 设 备 布置进 行 了调整 利 用一 期 土石 同堰拆 除 料 和基 坑 开 挖 料 ，在 冲 沙 孑 L 坝 段 右 侧 规 划 了 胎 带 机 平 台 加 大 了 汽 车 运 输 工 程 量 和 混 凝 土 入 仓 速 度 解 决 了 因 缆 机 牵 引 绳 经 常 更 换 造 成 人 仓 强 度 相 对 过 低 的 问 题 通 过 采 取 上 述 综 合 技 术 措 施 加 大 了 混 凝 土 浇 筑 施 工 强 度 ，使 坝 体 快 速 上 升 最 大 月 浇 筑 强 度 达 到 2 5 2万 m 2 0 0 8年 度 混 凝 土 浇 筑 总 量 达 到 2 0 2 万 m， 满 足 了 大 坝 混 凝 土 在 基 坑 进 水 前 和 大 江 截 流 前 的 形 象 要 求 4 混凝土配合比优化设计 按 照 各 建 筑 物 的 功 能 及 施 工 进 度 要 求 并 结 合 人 工 骨 料 系 统 的 形 成 时 问 招 标 文 件 要 求 左 岸 主 体 及 导 流 工 程 二 期 纵 向 混 凝 土 围 堰 、 引( 泄 ) 水 渠 衬 砌 混 凝 土 、沉 井 等 导 流 建 筑 物 混 凝 土 采 用 天 然 骨 料 主 体 大 坝 混 凝 土 采 用 人 工 骨 料 根 据 各 建 筑 物 的稳 定 、应 力 、结 构 强 度 、 耐 久 性 和 温 控 防 裂 等 要 求 划 分 混 凝 土 的 设 计 标 号 包 含 C1 0 C 4 0 各 强 度 等 级 达 2 0余种 ，有 大体 积混凝 土 、结构混 凝 土 、泵 送混 凝 土 、 富 浆 混 凝 土 、碾 压 混 凝 土 、 变 态 混 凝 土 、抗 侵 蚀混 凝 土 、抗 冲耐 磨 混 凝 土等 ：混凝 土 设计 龄 期 有2 8、 9 0 d和1 8 0 d。 在 进 行 混 凝 土 配 合 比 设 计 的 过 程 中 从 调 整 粉 煤 灰 掺 量 和 降 低 用 水 量 两 个 方 面 开 展 了主 体 工 程 混 凝 土 配 合 比 优 化 试 验 经 过 科 学 、 合 理 优 化 合 并 后 的 配 合 比 既 满 足 设 计要 求 又 降 低 了 由 于 高 极 限拉 伸值 造 成 的较 高 的抗 压 强 度 富 余 系 数 对 于 C2 5以 上 强 度 等 级 的 混 凝 土 ，采 用 性 能 好 、减 水 率 高 的 聚 羧 酸 减 水 剂 取 代 萘 系 减 水 剂 有 效 降 低 了胶 材 用 量 减 少 了 混 凝 土 温 控 压 力 ，达 到 了 节 约 成 本 的 目 的 一 期 主 体 工 程 混 凝 土 优 化 后 的配 合 比 在 满 足 设 计 要 求 的前 提 下 最 少 胶 材 用量 达 到 国 内先 进 水 平 5 “ 四新”技术的应用 向 家 坝 施 工 局 极 为 重 视“ 四 新 ” 技 术 的 应 用 在 沉 井 填 芯 混 凝 土 施 工 工 艺 、 混 凝 土 小 孔 径 圆 形 孔 洞 可 拆 卸 模 板 新 材 料 新 工 艺 、坝 体 迎 水 面 新 型 防 渗 材 料 试 验 以 及 在 导 流 底 孔 底 板 抹 面 施 工 工 艺 创 新 等 方面 都 获得 了很好 的效果 。如 ： ( 1 )混凝 土小 孔径 圆形孔 洞可 拆卸模 板 新材 料 、 新 工 艺 在 大 坝 坝 体 排 水 孔 成 型 上 的 应 用 。 该 模 板 选 用 新 型 P VC管 材 加 工 成 可 拆 卸 的 模 板 改 变 了延 用 几 十 年 的 钢 管 或 木 拔 管 成 型 施 工 工 艺 ，不 仅 大 大 降 咽W a t e r P o w e r V o 1 3 6 N o 2 低 了坝 体 排 水 孔 施 _T 成 本 ，而 且 施 工 操 作 简 便 、可 靠 有极 大 的推 广应 用价 值 ( 2 )为保 证导流底 孔底板 高流速 区混凝 土面 的平 整 度 ，在 进 行 导 流 底 孑 L 施 工 时 把公 路 施 工 中 的 滚 筒 收 仓 抹 面技 术 应 用 到 底 板 抹 面 施 工 中 不 仅 提 高 了工 效 ，而 且 保证 了 导 流底 孔 底 板 过 流 面 的施 工 质 量 6 施工进度、质量和安全 左 岸 主 体 及 导 流 工 程 满 足 了 向 家 坝 水 电站 工 程 建 设 总 体 施 T 进 度 要 求 特 别 是 在 出 现 了 坝 基 建 基 面 以 下 不 良地 质 体 处 理 的 情 况 下 经 过 向 家 坝 施 工 局全 体 干部 员 工 的共 同努力 不但 保证 了大 江截 流 形象 目标 的实 现 而 且 没有 一 个坝 块 因被 江 水 淹没 而 造 成 暂 停 上 升 2 0 0 9年 内将 完 成 左 岸 主体 及 导 流 工 程 施 工 二期 工 程 已经 实 现 了 大江 截 流 阶段 性 目标 正 紧张 进 行 防渗 墙 筑 墙 和墙 下 帷幕 灌 浆施 工 为 二 期土 石 围堰 闭 气 、二期 基 坑排 水 和 大开 挖提 供 干地 施 工条 件 。 经 过 3年 多 的 建 设 ，施 工 局 已 经 建 立 了 质 量 、 安 全 管 理 体 系 ，并 不 断 完 善 ， 明 确 了 质 量 、 安 全 管 理 分 工 和 职 责 ， 制 定 了 质 量 、安 全 管 理 办 法 ，质 量 、 安 全 考核 评 比及奖 罚 细 则和 专 项施 工 质量 、安全 控 制 措 施 经 质 量 专 家 组 评 价 向 家 坝 水 电 站 左 岸 主 体 及 导 流工 程 质量 、安 全管 理 体 系运 行有 效 工 程 质 量 、安 全 受 控 ， T 程 质 量 、 安 全 总 体 情 况 良好 ， 没 有 发 生 质 量 、安 全 重 大 事 故 实 现 了 质 量 、安 全 “ 双 零 ” 目标 工 程 形 象 面 貌 达 到 要 求 自 2 0 0 8年 度 业 主 开 始 实 施 样 板 T 程 和 环 境 保 护 施 工 先 进 单 位 评 比 以 来 ， 向家 坝 施 工 局 获 得 建 设 部 5项 样 板 工 程 、 4项 安 全示 范 区 以及 2 0 0 8年 度 环境 保护 施 _T先 进单 位 荣 誉 表 彰 、 ( 责 任编辑常 青 ) ， ， - _ _t-_-_- - t - _ ， t T - ， _ T _ _ - _ - - 。 - - _ -l - 向家坝二期 工程首仓碾压混凝土开仓浇筑 2 0 0 9年 l 2月 2 5日向家坝水 电站右岸二期工程 I标泄 水 坝段 首 仓 碾 压 混 凝 土 开仓 浇 筑 向 家 坝 水 电站 混凝 土 重 力坝 坝 顶 高 程 3 8 4 m最 大 坝 高 1 6 2 m 二期工程 I标主要 包括泄水坝段 、右非溢流坝段和消 力池 混凝土浇筑总量 5 0 9 3万 m3 2 4 0 m高程 以下部位采 用 碾 压 混 凝 土 施 工 方 式 工 程 量 约 有 1 3 3万 r n 拟 于 2 01 0 年 5月底前结束 泄洪 坝段 混凝 土施工作为二期工程 I 标 的 主要项 目其混凝土浇筑总量约 3 0 9万 m 其 中碾压混凝土施 工量为 8 9万 m， ：消力池碾压混凝土施工量约 4 4万 m， 。此次 首仓 碾压混 凝土 的顺利 浇筑 为 2 0 1 0年 1 月 向家坝二期工 程基坑深槽部位开展碾压混凝土浇筑积累了经验 ( 刘 红 文 )